Settori di produzione, utilizzo e sviluppo delle nanotecnologie É opinione pressoché unanime che le nanotecnologie saranno tra i promotori

princi-pali dello sviluppo tecnologico di questo inizio del XXI secolo. “Nanotecnologie” è, infatti, un termine collettivo per indicare l’insieme delle tecniche e dei processi basati sulle conoscenze derivanti dalla scienza dei materiali, dalla fisica quantistica, dalla chimica supra-molecolare, dalla biologia molecolare, che consentono di osservare, misurare e manipolare la materia su scala atomica e molecolare (il mondo delle na-notecnologie è quello compreso nell’intervallo 1-100 nanometri). Per la prima volta, sfruttando le proprietà e i comportamenti spesso specifici della materia alla scala na-nometrica, si è in grado di manipolarla per ottenere materiali e dispositivi con carat-teristiche grandemente migliorate o del tutto nuove.

Le nanotecnologie costituiscono un nuovo modo di produrre e, in conseguenza del loro carattere abilitante, sono ritenute in grado di innescare una vera e propria rivo-luzione tecnologica, capace di influenzare quasi tutti i più importanti settori produttivi e la stessa vita quotidiana.

L’attenzione per queste tecnologie emergenti a livello mondiale è cresciuta in maniera quasi esponenziale negli ultimi 8-9 anni ed ha coinvolto tutti i Paesi più importanti.

In origine, i finanziamenti pubblici, hanno rappresentato il propellente principale di questa attività, ma negli ultimi anni è cresciuto progressivamente, soprattutto negli Stati Uniti e nell’Est asiatico, anche l’impegno dei privati. Si stima che attualmente, nel mondo, la spesa per ricerca e sviluppo nelle nanotecnologie ammonti comples-sivamente a più di 13 miliardi di dollari, suddivisi all’incirca in parti uguali, tra settore pubblico e privato (Lux Research, 2008).

Si stima siano più di 2.000 le imprese che nel mondo sono impegnate in questo settore,

la gran parte (circa il 70%) sono PMI, ma anche molti grandi nomi dell’industria mon-diale dedicano risorse crescenti alle nanotecnologie, convinti della loro importanza strategica per accrescere e/o difendere il proprio posizionamento tecnologico e com-petitivo.

2.1.1. Il mercato delle nanotecnologie

Alcuni prodotti derivanti dalle nanotecnologie (i cosiddetti “nano-related products”) sono già in commercio ed una recente indagine negli Stati Uniti ne ha individuati circa 1.000 (Figura 2.1).

Aree di utilizzo Esempi

Salute e Benessere fisico Cosmetici, abbigliamento, sport, cura della persona, creme solari, ecc.

Elettrodomestici Batterie, condizionatori, frigoriferi, lavatrici, purificatori, ecc.

Automobile Accessori e finiture, sigillanti, lucidatori per macchine, catalizzatori, pneumatici, ecc.

Varie Rivestimenti e trattamenti superficiali

Elettronica e Informatica Processori, hard-disk, cuffie, chips, display, pulitori antibatterici per pc, carta, fotografia, ecc.

Cibo e Bevande Attrezzi da cucina, contenitori per il cibo, integratori di minerali e vitamine, rigeneratori dell’olio per frittura, ecc.

Prodotti per bambini Peluche e biberon antibatterici, giocattoli, ecc.

Casa e Giardino Materiali da costruzione e rivestimento, prodotti per la casa, purificatori, prodotti antibatterici per animali domestici, pittura anti-graffio, ecc.

Il mercato dei prodotti nei quali sono incorporate nanotecnologie è stato stimato in circa 147 miliardi di dollari nel 2007 e circa 310 miliardi nel 2008, ma l’analisi della Lux Research del 2008 prevede che questo mercato possa crescere fino a circa 3000 miliardi dopo il 2015! (Figura 2.2)

Si ritiene che i settori candidati a trarre maggior vantaggio dall’uso e dalla diffusione delle nanotecnologie siano i seguenti:

• nanoelettronica/fotonica;

• materiali (funzionali e strutturali) con una molteplicità di applicazioni che possono spaziare dai trattamenti superficiali, all’utensileria, al tessile e abbigliamento, alle costruzioni, ecc.;

• cura della salute (nanobiotecnologie, nanomedicina).

Figura 2.2– Stima del mercato mondiale dei nanoprodotti al 2015, valori riferiti ad un mercato totale stimato di circa 1000 miliardi di dollari nel 2015 – National Science Foundation, USA.

Figura 2.1 – I prodotti di consumo derivati dalle nanotecnologie nel mondo: a) per aree di utilizzo; b) per materiale.

Tuttavia, anche altri settori fondamentali, quali ad esempio quelli dell’energia, dei trasporti o dell’ambiente, possono trovare nelle nanotecnologie soluzioni grande-mente innovative ed efficaci in un’ottica di sviluppo responsabile.

2.1.2. Prospettive di sviluppo in Italia

Le nanotecnologie, come già largamente trattato, interessano in maniera trasversale un’ampia gamma di discipline scientifiche e di settori applicativi. Da ciò deriva la difficoltà di inquadrare tali tecnologie in settori definiti di produzione, utilizzo e sviluppo.

Un recente studio condotto dall’Associazione Italiana per la Ricerca Industriale (AIRI) ha dato vita alla 7° edizione del Rapporto “Tecnologie Prioritarie per l’Industria” e tale stu-dio, pur non essendo esaustivo, dà un’indicazione sufficientemente ampia circa le esi-genze di sviluppo in termini tecnologici della parte più innovativa del sistema industriale e dei servizi avanzati del Paese per sostenere le proprie istanze di sviluppo¹(AIRI, 2009).

Le Nanotecnologie sono presenti in 8 settori su 10 analizzati dallo studio²ed in tali ambiti, in un’ottica di sviluppo a breve-medio termine (normalmente 3 anni), un loro ruolo particolarmente importante viene identificato nei seguenti settori:

Microelettronica e semiconduttori

1. “Nano on Micro” (integrazione di nanomateriali su piattaforme microlavorate per sensori e biochip).

2. Tecnologie per componenti optoelettronici e fotonici (nanotecnologie per com-ponenti ottici ad alta integrazione, per sensori di nuova generazione).

Chimica

1. Nanomateriali per catalisi di processi chimici (nanomateriali per catalizzatori in forma solida, per membrane catalitiche, per purificazione e stoccaggio di gas ad alta efficienza e sostenibilità).

2. Imballaggi per alimenti (nanomateriali per ottimizzare la shelf-live – data di sca-denza – sensori per monitorare lo stato di conservazione del contenuto dell’im-ballaggio).

3. Formulati cementizi per l’edilizia (nuova possibile discontinuità tecnologica dovuta alle nanotecnologie attraverso il controllo della struttura della materia).

Farmaceutica e biotecnologie

1. Nanotecnologie applicate alla medicina (sistemi di somministrazione di farmaci,

1 I circa 110 associati industriali di AIRI coprono più del 50% delle spese di R&S dell’intera industria nazionale.

2I 10 settori analizzati in “Tecnologie Prioritarie per L’Industria” sono: Informatica e Telecomunicazioni, Microelettronica e semicon-duttori, Energia, Chimica, Faramaceutica & Biotecnologie, Ambiente, Trasporti, Aeronautica, Spazio, Beni strumentali e meccanica.

nanomateriali per dispositivi medici, biosensori, nanobisturi, nuovi sistemi di dia-gnostica per immagini in vivo).

2. Sistemi di trasporto (nanoparticelle fosfolipidiche contenenti molecole con azione farmacologica per la somministrazione mirata dei farmaci).

Energia

1. Tecnologie innovative per la valorizzazione dell’energia solare (fotovoltaico in-novativo di terza generazione: nanocristalli semiconduttori; network nanome-trico per celle solari organiche).

2. Tecnologie per lo stoccaggio dell’idrogeno (stoccaggio solido in leghe e composti intermetallici innovativi, ossidi nanostrutturati, ecc.).

Ambiente

1. Nuove tecnologie per il trattamento e il riutilizzo delle acque (sviluppo di nuovi materiali nanoporosi zeolite-like, ovvero con proprietà analoghe alla zeolite).

2. Sistemi di riduzione dell’inquinamento e controllo della qualità del’aria (realiz-zazione di materiali sensibili nanostrutturati, sensori, catalizzatori).